Le proprietà ondulatorie e corpuscolari sono due proprietà fondamentali della materia in natura. Nel caso della luce, il dibattito se si tratti di un'onda o di una particella risale al XVII secolo. Newton stabilì una teoria corpuscolare della luce relativamente perfetta nel suo libroOttica, che ha fatto sì che la teoria particellare della luce diventasse la teoria dominante per quasi un secolo. Huygens, Thomas Young, Maxwell e altri credevano che la luce fosse un'onda. Fino all'inizio del XX secolo, Einstein propose laOtticaspiegazione quantistica delfotoelettricoeffetto, che fece comprendere alle persone che la luce possiede le caratteristiche del dualismo onda-particella. Bohr in seguito sottolineò, nel suo famoso principio di complementarietà, che il comportamento della luce come onda o come particella dipende dallo specifico ambiente sperimentale e che entrambe le proprietà non possono essere osservate simultaneamente in un singolo esperimento. Tuttavia, dopo che John Wheeler propose il suo famoso esperimento di selezione ritardata, basato sulla sua versione quantistica, è stato teoricamente dimostrato che la luce può incarnare simultaneamente uno stato di sovrapposizione onda-particella di "né onda né particella, né onda né particella", e questo strano fenomeno è stato osservato in un gran numero di esperimenti. L'osservazione sperimentale della sovrapposizione onda-particella della luce sfida i confini tradizionali del principio di complementarietà di Bohr e ridefinisce il concetto di dualismo onda-particella.
Nel 2013, ispirati dallo Stregatto di Alice nel Paese delle Meraviglie, Aharonov et al. hanno proposto la teoria quantistica dello Stregatto. Questa teoria rivela un fenomeno fisico molto innovativo: il corpo dello Stregatto (entità fisica) può realizzare una separazione spaziale dalla sua faccina sorridente (attributo fisico), rendendo possibile la separazione tra attributo materiale e ontologia. I ricercatori hanno poi osservato il fenomeno dello Stregatto sia in sistemi di neutroni che di fotoni, e hanno ulteriormente osservato il fenomeno di due Stregatti quantistici che si scambiano facce sorridenti.
Recentemente, ispirato da questa teoria, il team del professor Li Chuanfeng presso l'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, in collaborazione con il team del professor Chen Jingling presso l'Università di Nankai, ha realizzato la separazione della dualità onda-particella diOttica, ovvero la separazione spaziale delle proprietà ondulatorie da quelle corpuscolari, progettando esperimenti utilizzando diversi gradi di libertà dei fotoni e impiegando tecniche di misura deboli basate sull'evoluzione temporale virtuale. Le proprietà ondulatorie e corpuscolari dei fotoni vengono osservate simultaneamente in regioni diverse.
I risultati aiuteranno ad approfondire la comprensione del concetto di base della meccanica quantistica, della dualità onda-particella e del metodo di misurazione debole utilizzato, e forniranno inoltre idee per la ricerca sperimentale nella direzione della misurazione di precisione quantistica e della comunicazione controfattuale.
| informazioni sulla carta |
Li, JK., Sun, K., Wang, Y. et al. Dimostrazione sperimentale della separazione della dualità onda-particella di un singolo fotone con il gatto del Cheshire quantistico. Light Sci Appl 12, 18 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41377-022-01063-5
Data di pubblicazione: 25-12-2023